英特爾4nm芯片已準備投產(chǎn)：“IDM2.0”戰略能否重振昔日霸主？

據國外媒體報道，英特爾正在推進(jìn)4nm和3nm制程工藝量產(chǎn)。英特爾副總裁、技術(shù)開(kāi)發(fā)主管Ann Kelleher在舊金山的一場(chǎng)新聞發(fā)布會(huì )上透露英特爾正在實(shí)現為公司重奪半導體制造業(yè)領(lǐng)先地位而制定的所有目標。

同時(shí)，Kelleher表示英特爾目前在大規模生產(chǎn)7nm芯片的同時(shí)，還做好了生產(chǎn)4nm芯片的準備，并將在2023年下半年準備生產(chǎn)3nm芯片。

7nm制程工藝大規模量產(chǎn)，4nm制程工藝準備開(kāi)始量產(chǎn)，明年下半年準備轉向3nm制程工藝，也就意味著(zhù)他們在先進(jìn)制程工藝的量產(chǎn)時(shí)間上，與臺積電和三星電子這兩大代工商的差距在縮小。

Ann Kelleher在會(huì )上還透露，他們已完全走在正軌上，他們每個(gè)季度都有里程標，根據里程標他們已經(jīng)領(lǐng)先或回到正軌。

英特爾在10nm節點(diǎn)陷入了瓶頸

早年英特爾嚴格地遵循著(zhù) " 摩爾定律 "，畢竟摩爾定律就是英特爾的Gordan Moore提出的，所以一直以來(lái)英特爾十分執著(zhù)于晶體管密度的闕值。

公開(kāi)資料顯示，從英特爾公布的邏輯晶體管密度進(jìn)化方向看22nm→14nm，達成了2.5倍晶體管密度提升；而到了14nm→10nm，英特爾的目標是2.7倍的晶體管密度提升。但是隨著(zhù)晶體管變得越來(lái)越小，單位面積內晶體管的數量越來(lái)越多，物理極限讓英特爾在10nm制造工藝陷入了瓶頸。

英特爾10nm、7nm工藝難產(chǎn)的關(guān)鍵，就在英特爾對于晶體管密度的偏執上。英特爾在2021年對其工藝節點(diǎn)進(jìn)行了改名操作，實(shí)際上都是對過(guò)去偏執于晶體管密度提升這一傳統的拋棄。

英特爾在14nm工藝上停留了將近7年，直到2019年才真正量產(chǎn)10nm，相當于臺積電7nm工藝的晶體管數量，而諸如臺積電、三星等代工廠(chǎng)在制造進(jìn)程上的強勢超越，已經(jīng)開(kāi)始動(dòng)搖英特爾自身原有的IDM模式。

英特爾計劃4年更新5代節點(diǎn)

跌出神壇的英特爾計劃聚焦在尖端制造工藝方面，英特爾的計劃是4年要推進(jìn)從Intel 7到Intel 18A的5個(gè)主要工藝節點(diǎn)：

· Intel 7：批量生產(chǎn)階段，用于Raptor Lake，Sapphire Rapids

· Intel 4：完成工藝研發(fā)，用于Meter Lake

· Intel 3：預計2023下半年完成工藝研發(fā)，用于Granite Rapids、Sierra Forest

· Intel 20A：預計2024上半年完成工藝研發(fā)，用于A(yíng)rrow Lake

· Intel 18A：預計2024下半年完成工藝研發(fā)，用于尚未公布的芯片和對外承接生產(chǎn)服務(wù)

在帕特·基辛格（Pat Gelsinger）重回英特爾并接任CEO之后便確立了目標，要讓英特爾重返芯片行業(yè)領(lǐng)導地位，而領(lǐng)先的制程工藝是他們此前幾十年在芯片行業(yè)占據主導地位的基礎之一。

如果帕特·基辛格的計劃成功，就將扭轉市場(chǎng)份額被AMD和英偉達等競爭對手蠶食的局面。更先進(jìn)的制程工藝，在晶圓代工領(lǐng)域也將吸引更多的客戶(hù)，在日益增長(cháng)的代工業(yè)務(wù)上挑戰臺積電和三星電子。

“IDM2.0”復興戰略

2021年3月，帕特·基辛格對英特爾原有的IDM模式進(jìn)行了大刀闊斧的革新，提出了IDM2.0戰略，主要內容包括三方面：面向大規模制造的全球化內部工廠(chǎng)網(wǎng)絡(luò )；擴大采用第三方代工產(chǎn)能；打造世界一流的代工業(yè)務(wù)（Intel Foundry Services , IFS）。

今年還在“英特爾On技術(shù)創(chuàng )新峰會(huì )”上發(fā)布 “系統級代工”新方案：不同于僅向客戶(hù)供應晶圓的傳統代工模式，還提供封裝、芯粒（Chiplet）和軟件的全面方案。

· 晶圓制造：向客戶(hù)提供其制程技術(shù)，如RibbonFET晶體管和PowerVia供電技術(shù)等創(chuàng )新。

· 封裝：為客戶(hù)提供先進(jìn)封裝技術(shù)，如EMIB和Foveros，助力芯片設計企業(yè)整合不同的計算引擎和制程技術(shù)。

· 芯粒（Chiplet）：英特爾的封裝技術(shù)與通用芯粒高速互連開(kāi)放規范（UCIe）將幫助來(lái)自不同供應商，或用不同制程技術(shù)生產(chǎn)的芯粒更好地協(xié)同工作，為設計提供了更大的靈活性。

· 軟件：英特爾的開(kāi)源軟件工具，包括OpenVINO和oneAPI，加速了產(chǎn)品的交付，使客戶(hù)能夠在生產(chǎn)前測試解決方案。

英特爾走向系統級代工模式是希望整合優(yōu)勢與資源，通過(guò)從設計到封裝一條龍的概念，差異化其他晶圓代工廠(chǎng)，以在未來(lái)代工市場(chǎng)獲得更多訂單。

這樣整體解決方案的方式，對于小型初級開(kāi)發(fā)而且研發(fā)資源不足的公司是相當有吸引力的；而對于大客戶(hù)，英特爾系統級代工最現實(shí)的利好還在于可拓展與部分數據中心客戶(hù)如谷歌、亞馬遜等的雙贏(yíng)合作。

“IDM2.0”被提出后，英特爾便不斷地向外界露出行動(dòng)，以證明并捍衛“IDM2.0”的可行性：無(wú)論是開(kāi)放x86、加盟RISC-V陣營(yíng)，還是收購高塔半導體、擴充UCIe聯(lián)盟、宣布數百億美元的代工產(chǎn)線(xiàn)擴建計劃等等，都顯現出要在代工市場(chǎng)三分天下有其一的野望。

因為代工一方面可追求先進(jìn)制程以生產(chǎn)最先進(jìn)芯片，另一方面也可以用相對舊但成本更低的工藝來(lái)生產(chǎn)諸如MCU、CIS、FR、PMIC等芯片，還可以通過(guò)對外代工服務(wù)盤(pán)活英特爾的資產(chǎn)，提升資產(chǎn)周轉率。

而目前英特爾敢于向代工領(lǐng)域進(jìn)軍，部分原因是出于對Chiplet技術(shù)的自信 —— Chiplet是從整體系統效率出發(fā)，兼顧成本和工藝制造的一種新的解決思路。英特爾宣稱(chēng)現有工藝在單塊芯片上集成的晶體管極限大概為1000億個(gè)，而通過(guò)系統級代工，未來(lái)萬(wàn)億級晶體管芯片將成為可能。

除了以“系統級代工”來(lái)加固自己的代工堡壘之外，英特爾還計劃在其芯片設計和制造之間建立更大的決策分離，旨在讓生產(chǎn)線(xiàn)像Fab業(yè)務(wù)一樣運作，將來(lái)自英特爾內部和外部芯片公司的訂單一視同仁。

設計業(yè)務(wù)可以不受代工部門(mén)限制，向外尋找臺積電、三星等晶圓代工，分散制造風(fēng)險，同時(shí)采用臺積電更先進(jìn)制程也可以進(jìn)一步增加英特爾本身產(chǎn)品的競爭力；而制造部門(mén)獨立發(fā)展，也是希望減緩競爭客戶(hù)疑慮，更多承接IC設計廠(chǎng)商業(yè)務(wù)。

此外，英特爾擁有大量的產(chǎn)能，而龐大的針對芯片制造的運營(yíng)成本在一定程度上已成為英特爾的負擔，設計與制造的分離決策或可針對性地減輕壓力。對市場(chǎng)來(lái)說(shuō)，臺積電、三星與英特爾三強鼎立的競爭關(guān)系，客戶(hù)可以從中獲得更佳的成本效益。

IDM2.0計劃面臨的挑戰

然而英特爾晶圓代工業(yè)務(wù)進(jìn)展也不是一帆風(fēng)順，技術(shù)、良率都面臨諸多質(zhì)疑。以7nm先進(jìn)制程來(lái)看，臺積電為Nvidia、AMD代工的GPU產(chǎn)品可以高達75~80%的良率；而英特爾目前代工自家7nm GPU產(chǎn)品良率仍不到50%，唯有在良率提升的狀況下，才能有效益地經(jīng)營(yíng)代工業(yè)務(wù)，提高產(chǎn)品效能并且降低生產(chǎn)成本。

同時(shí)，先進(jìn)制程6/7nm以下投資成本相對高，尤其英特爾需要采購更多EUV機臺擴建產(chǎn)能，未來(lái)也需要面臨設備攤提的龐大壓力。ASML的EUV光刻機缺貨現狀，實(shí)則對英特爾可能會(huì )產(chǎn)生最大的影響。而英特爾未來(lái)幾代工藝要提量的關(guān)鍵都在EUV光刻機上，希望EUV光刻機缺貨不會(huì )成為掣肘英特爾新工藝迭代的阻礙。

反之，若要從成熟制程優(yōu)化的難度相對低，僅需要重新調整設備以化現有廠(chǎng)區產(chǎn)能，符合外部IC設計廠(chǎng)商需求。

以英特爾發(fā)布的消息跟合作規劃來(lái)看，推測英特爾短期會(huì )從相對成熟的制程如12/16nm、22/28nm以上做切入，像是與聯(lián)發(fā)科的合作及未來(lái)歐洲設廠(chǎng)的規劃主要都是以相對成熟的制程為主。

但是相比以晶圓代工為主的臺積電，英特爾因為向來(lái)只代工自家產(chǎn)品，對于設備優(yōu)化如增加產(chǎn)量、提高效能表現的要求相對低，若是要對外代工，就必須要優(yōu)化DPML（每層光刻所需天數）、縮減產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，才能夠應對半導體產(chǎn)品快速變化的趨勢。

10月18日，英特爾公布2022年第三季度業(yè)績(jì)。數據顯示，英特爾第三季度營(yíng)收為153.38億美元，與去年同期的191.92億美元相比下降20%；凈利潤為10.19億美元，與去年同期的68.23億美元相比也下降85%。

值得關(guān)注的是，英特爾今年一季度和二季度，其營(yíng)收分別為183.53億美元和153.21億美元，同比跌幅分別錄得6.71%和21.96%。結合第三季度數據來(lái)看，英特爾2022年前三個(gè)季度的營(yíng)收創(chuàng )下同比“三連跌”，且跌幅有不斷擴大趨勢。

英特爾預計四季度總營(yíng)收為140-150億美元，遠低于去年同期的205.28億元。英特爾還下調了2022財年的業(yè)績(jì)預期，將營(yíng)收由原本最高的680億美元，降至了630億美元至640億美元之間。

從營(yíng)收結構來(lái)看，三季度客戶(hù)端計算業(yè)務(wù)（CCG）、數據中心和人工智能業(yè)務(wù)（DCAI）兩個(gè)營(yíng)收支柱的表現都不及預期。其中，CCG總收入為81.24億美元，同比下降17%；DCAI的營(yíng)收錄得42.09億美元，同比更是大跌27%。

Counterpoint Research的數據顯示，第三季度全球PC發(fā)貨量同比下降15.5%。由于全球PC需求量下降，以及競爭對手ARM架構的CPU開(kāi)始蠶食英特爾的芯片市場(chǎng)，導致英特爾的兩大核心業(yè)務(wù)均出現了不同程度的下降。

IDC最新數據顯示，2022年全球PC和平板電腦出貨量將下跌11.9%至4.57億臺，到2023年還將再此基礎上繼續下跌。報告指出，未來(lái)5年P(guān)C市場(chǎng)年均復合增長(cháng)率約為1%，需求要到2025-2026年才有望改善。目前，全球供應商都面臨庫存過(guò)剩和周轉率下降的影響，PC寒冬還要延續很長(cháng)一段時(shí)間，而汽車(chē)、物聯(lián)網(wǎng)設備能否成為新技術(shù)的出?？?，還是個(gè)疑問(wèn)。

正是認識到了PC市場(chǎng)的衰退的趨勢，英特爾表示，“我們正在積極采取措施來(lái)降低成本并提升業(yè)務(wù)效能，包括到2023年推動(dòng)30億美元的成本削減，到2025年底增長(cháng)到每年80億～100億美元的成本削減和效能增益?！?/p>

英特爾方面表示，這將通過(guò)優(yōu)化業(yè)務(wù)的多種舉措來(lái)實(shí)現，包括削減投資組合、合理調整公司相關(guān)部門(mén)的規模、針對支出進(jìn)行更嚴格的成本控制，以及提高銷(xiāo)售和營(yíng)銷(xiāo)效率。與此同時(shí)，公司會(huì )注意確保資金投入，用于加速公司的轉型并實(shí)現長(cháng)期增長(cháng)。

此前外媒報道稱(chēng)，英特爾將大幅裁員，裁員人數可能達數千人。帕特·基辛格坦言：“我們的舉措包括優(yōu)化員工數量。這些艱難的決定影響著(zhù)英特爾的每一位員工?！彼f(shuō)，“我們在人力成本方面所能做的只是整體成本結構調整的一小部分。因此對整個(gè)公司效益來(lái)說(shuō)，提高效率比控制人力成本更重要?！?/p>

當前產(chǎn)業(yè)景氣處于下行，各家晶圓代工廠(chǎng)產(chǎn)能利用率出現松動(dòng)，英特爾IFS拓展業(yè)務(wù)恐面臨更大挑戰，IDM2.0計劃未來(lái)發(fā)展備受關(guān)注。

今年11月，有消息稱(chēng)Randhir Thakur已經(jīng)辭去IFS業(yè)務(wù)負責人的職務(wù)，隨后英特爾官方證實(shí)了這個(gè)說(shuō)法。塔庫爾可能在執行英特爾IFS業(yè)務(wù)，以及對IFS的未來(lái)發(fā)展及定位與基辛格產(chǎn)生分歧，另外英特爾日前傳出計劃將設計和制造業(yè)務(wù)分拆也可能是促使塔庫爾離職的原因之一。對此，分析師認為英特爾代工服務(wù)挑戰可能又增加了一項。

據數據顯示，第三季度英特爾IFS代工服務(wù)僅產(chǎn)生了1.71億美元，約占公司同期153億美元收入的1.1%。

PC、智能手機等上游客戶(hù)需求下滑，晶圓代工行業(yè)的日子也沒(méi)有那么好過(guò)了。自今年下半年以來(lái)，晶圓代工企業(yè)被砍單的新聞就層出不窮，但行業(yè)馬太效應加劇，訂單、客戶(hù)向三星、臺積電頭部企業(yè)集中，對英特爾這樣的新玩家來(lái)說(shuō)肯定不是好消息。

但是在真正憑借先進(jìn)制程進(jìn)入與臺積電、三星的正面競爭前，英特爾在代工領(lǐng)域不太會(huì )受到臺積電過(guò)于強勢的影響。相反，補貼將推動(dòng)其建廠(chǎng)的步伐，而這對于英特爾的代工業(yè)務(wù)而言，將是一個(gè)積極的信號。

隨著(zhù)美國總統拜登于8月9日簽署《芯片與科學(xué)法案》，英特爾有了更多的助力進(jìn)行美國本土晶圓制造新產(chǎn)能擴充布局。

對于行業(yè)來(lái)說(shuō)，英特爾的轉身同樣也意味著(zhù)未來(lái)半導體行業(yè)內競爭格局的改變，昔日的競爭對手可能會(huì )在未來(lái)成為合作的伙伴，而過(guò)去的“老朋友”卻又有可能在自研的路上和英特爾構成競爭。

半導體行業(yè)經(jīng)過(guò)數十年的發(fā)展后分工合作體系已經(jīng)基本定型，英特爾在產(chǎn)能上對比純粹的代工企業(yè)仍然存在差距，產(chǎn)權更是牽扯復雜，就英特爾自身來(lái)說(shuō)，從過(guò)去的服務(wù)自家產(chǎn)品到服務(wù)各戶(hù)，身份轉變仍需要時(shí)間來(lái)適應。